Essai de dureté Brinell

Essai de dureté Brinell

Les méthodes d'essai de dureté Brinell sont définies dans les normes suivantes : ASTM E10 et ISO 6506. Il est recommandé aux opérateurs de disposer d'un exemplaire à jour des normes applicables car elles font régulièrement l'objet de révisions.

L'essai de dureté Brinell consiste à appliquer une charge ou force constante, comprise entre 187,5 et 3 000 Kgf, pendant une durée déterminée (entre 10 et 30 secondes), avec une bille en carbure de tungstène de 2,5 ou 10 mm de diamètre généralement (cf. schéma de droite - Figure 23.3).

Un temps de maintien de la charge est nécessaire pour laisser passer la phase élastique du métal. Des forces inférieures et des billes de diamètres plus petits sont également possibles dans certaines applications spécifiques. Comme dans les essais de dureté Knoop et Vickers, une seule charge d'essai est appliquée pour la dureté Brinell. Après le retrait de la charge, le diamètre de l'empreinte laissée est mesuré à intervalle de 90° à l'aide d'un microscope de faible puissance ou d'un dispositif de mesure automatique et le calcul de la moyenne fournit la valeur de dureté.

La formule utilisée pour calculer la valeur de dureté Brinell (HB) réelle à partir des dimensions de l'empreinte et de la charge d'essai est la suivante :

Brinell HB Calculation


Où L = la charge, D = le diamètre de la bille du pénétrateur et d = le diamètre de l'empreinte.

Il n'est pas nécessaire de procéder au calcul pour chaque essai. Il existe des tableaux qui indiquent la valeur de dureté en fonction des diamètres d'empreinte, de la charge et du diamètre de bille. Cette tâche peut en outre être automatisée grâce à différents systèmes de mesure de dureté Brinell automatiques.

Applications

L'essai de dureté Brinell est généralement utilisé pour tester les alliages d'aluminium et de cuivre avec des forces relativement faibles, ainsi que les aciers et la fonte, sous des charges plus élevées. Étant donné que l'essai Brinell nécessite des charges relativement élevées et produit donc une empreinte relativement grande, il est fréquemment utilisé pour déterminer la dureté lorsque les propriétés globales du matériau doivent être vérifiées et que des variations locales de la dureté ou de l'état de surface ne permettent pas d'utiliser d'autres méthodes, par exemple dans le cas de pièces forgées ou coulées de grandes dimensions. En général, la méthode Brinell n'est pas employée pour l'acier ou les autres matériaux trempés. Souvent, les testeurs de dureté Brinell sont construits pour pouvoir supporter des pièces de grandes dimensions, comme les pièces moulées de moteurs et les tuyaux de gros diamètre. L'épaisseur de matériau minimale recommandée est de 8 fois la profondeur de l'empreinte (ISO 6506).

La gamme étendue de diamètres de bille et de charges disponibles avec la méthode Brinell offre une plage de mesure de dureté extrêmement large. Celle-ci est toutefois limitée par la bille du pénétrateur qui risque de se déformer avec les matériaux les plus durs.

Il convient de souligner l'importance du rapport entre charge et diamètre de bille (L/D2). Les essais réalisés avec des ratios charge/pénétrateur identiques fournissent des valeurs HB équivalentes. À l'inverse, des essais réalisés avec des rapports charge/pénétrateur différents ne peuvent être comparés. Les erreurs de mesure de dureté Brinell sont généralement dues à l'état de la surface ou à une erreur de mesure optique de la part de l'opérateur. Cependant, du fait de la grande taille de l'empreinte, ces erreurs restent limitées.

Pour plus d'informations sur les essais de dureté, consultez le Guide SumMet Buehler.